(57)【要約】【課題】発光装置の光取り出し方向の自由度を向上すること。【解決手段】基板と、該基板の第１の平面にマウントされる発光素子と、前記発光素子を封止するガラス製の封止部材と、を備える発光装置であって、前記封止部材は前記基板の前記第１の平面及びその側面に接触し、前記基板において前記第１の平面と反対側の第２の平面を表出させる、ことを特徴とする発光装置。【選択図】  図１
2010219350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板の第１の平面にマウントされる発光素子と、
前記発光素子を封止するガラス製の封止部材と、を備える発光装置であって、
前記封止部材は前記基板の前記第１の平面及びその側面に接触し、前記基板において前記第１の平面と反対側の第２の平面を表出させる、ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記基板は窓部を有するように配置され、該窓部に前記封止部材が充填される、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記基板は複数の長尺物を平行に配置してなる、ことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記封止部材は前記基板の長手方向に沿って、レンズ形状に形成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記封止部材はシリンドリカルレンズ形状である、ことを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記封止部材において前記基板の第２の平面より上側（前記第１の平面側）の表面に反射膜が形成されている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
【請求項７】
前記封止部材において前記基板の第２の平面と実質的に平行な表面に反射膜が形成されている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
【請求項８】
前記基板の第２の平面にはヒートシンク接続用の金属層が形成されている、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に実装されたＬＥＤチップをガラス封止してＬＥＤランプとするものがある。特許文献１には、平板状のセラミック基板に格子状に配置した複数のＬＥＤランプを一括してガラス封止し、これをダイシングして複数のＬＥＤランプを形成する方法が開示されている。また、特許文献２には線状の基板に複数のＬＥＤチップを線状に配列して、一括してガラス封止して形成される線状光源が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表ＷＯ２００４−９８２０３６号公報
【特許文献２】特願２００６−３４４４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤランプは様々な発光態様で使用されるようになり、これに伴ってＬＥＤランプの光取り出し方向の自由度向上、高輝度化のための放熱性の向上が求められている。特許文献１、２の構成では、ＬＥＤ素子が実装される基板の下面方向に光を積極的に取り出す構成となっておらず光取り出し方向の自由度が低い。また、放熱構造を有さないため、放熱性の向上が図られていない。
ところで、ＬＥＤ素子が実装される基板の線膨張係数と、ＬＥＤ素子を封止するガラス材料の線膨張係数とは異なる。これにより、封止工程においてガラス材料を熱圧着して冷却すると、基板とガラス材料との間で収縮量に差が生じる。このような収縮量の差は、基板と封止するガラス材料との接合面が大きくなればなるほど顕著となる。特許文献１、２の構成では、複数のＬＥＤチップを一括してガラス封止するため、基板と封止するガラス材料との収縮量の差が顕著となり、冷却後に封止ガラスにクラックが生じる。これにより、歩留まりの低下を引き起こす。
そこで本発明は、発光装置の光取り出し方向の自由度向上を目的の一つとする。また、発光装置の放熱性の向上を目的の一つとする。また、封止部材にクラックが生じない発光装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の目的を達成するため、本発明は第１の局面の構成からなる。即ち、
基板と、
該基板の第１の平面にマウントされる発光素子と、
前記発光素子を封止するガラス製の封止部材と、を備える発光装置であって、
前記封止部材は前記基板の前記第１の平面及びその側面に接触し、前記基板において前記第１の平面と反対側の第２の平面を表出させる、ことを特徴とする発光装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の第１の局面である発光装置では、基板の発光素子がマウントされる第１の平面と反対側の第２の平面が表出している。これにより、当該表出部が発光素子の熱を外部に導く熱引部となり、放熱性の向上に寄与する。また、封止部材が基板の側面に回り込んでいるため、基板の側方及び下面方向への光の取り出しが促進される。
【０００７】
本発明の第２の局面である発光装置は、第１の局面の構成に加えて、基板が窓部を有するように配置され、当該窓部に封止部材が充填される。このような構成では、窓部がない場合に比べて、基板と封止部材と接触面積が少なくなる。その結果、基板と封止部材の線膨張係数の差に起因する膨張・収縮量の差が小さくなり、クラックの発生が低減し、歩留まりが向上する。また、基板の線膨張係数と封止部材の線膨張係数とに差がある場合でも、クラックの発生が低減するため、従来はクラックの発生により使用が困難であった基板や封止部材を使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施例である発光装置１の上面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】発光装置１の製造方法のフロー図である。
【図４】図４（Ａ）は型枠４０の平面図であり、図４（Ｂ）はＢ−Ｂ線断面斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は封止ガラス１０の斜視図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である
【図６】封止工程を表す図である。
【図７】本発明の変形例を示す図である。
【図８】図８（Ａ）〜（Ｅ）は変形例の発光装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に本発明の第１の実施例である発光装置１の上面図を示し、図１におけるＡ−Ａ線断面図を図２に示す。発光装置１は封止ガラス１０、基板２０、発光素子３０を備える。図１に示すように、封止ガラス１０は平面視で矩形である。封止ガラス１０の材質は無色透明のガラスである。基板２０はセラミック製であって、その形状は平面視で短冊状の長尺物である。基板２０はその長手方向に平行かつ等間隔に６個配列している。発光素子３０は基板２０の実装面に実装される。発光素子３０は基板２０の長手方向に沿って等間隔に複数個備えられ、本実施例では、基板２０一個につき１０個の発光素子３０が備えられる。発光素子３０はフリップチップ型のＬＥＤチップである。図２に示すように、封止ガラス１０は基板２０の発光素子３０が実装される実装面とその側面を覆っており、基板２０の実装面と反対側の面は表出している。これにより、発光素子３０は封止ガラス１０に埋設される。
【００１０】
発光装置１によれば、基板２０の表出面が発光素子の熱を外部に導く熱引部となり、放熱性の向上に寄与する。また、封止ガラス１０が基板２０の側面に回り込んでいるため、基板２０の側方及び下面方向への光の取り出しが促進される。
【００１１】
次に、発光装置１の製造方法について説明する。図３に発光装置１の製造方法のフロー図を示す。
まず、発光素子３０を長尺物の基板２０の実装面にフリップ実装する（実装工程Ｓ１）。発光素子３０は１０個使用して、図１に示すように基板２０の長手方向に沿って直線状に配置する。
次に発光素子３０が実装された基板２０を型枠４０に設置する（基板設置工程Ｓ２）。図４（Ａ）に型枠４０の平面図を示し、図４（Ｂ）にＢ−Ｂ線断面斜視図を示す。型枠４０の形状は平面視で矩形であって、中央部に所定深さの凹部４１を有する。凹部４１の外縁は概ね型枠４０の外縁に平行に形成されている。但し、一端部及びその反対側の端部（他端部）には、さらに凹部４１に連通する溝４２が６個ずつそれぞれ等間隔に設けられている。溝４２の底部の幅は基板２０と略同一であり、底部から上（図４（Ａ）において紙面手前）に進むにつれて若干広がっている。凹部４１の一端部と他端部において対向する溝４２は凹部４１の溝４２が設けられていない外壁に平行な直線状にならんでいる。当該対向する溝４２の端部間の距離は基板２０の長さと略同一であり、当該溝４２を介して、基板２０が型枠４０に設置される。図４（Ｃ）に型枠４０の平面図を示し、図４（Ｄ）に一部Ｂ−Ｂ線断面斜視図を示す。図４（Ｃ）及びに示すように６個の基板２０が型枠４０の凹部４１内に平行かつ等間隔に設置される。
【００１２】
次に、図５（Ａ）に封止ガラス１０の斜視図を示し、図５（Ｂ）に図５（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図を示す。図５（Ｂ）に示すように、発光素子３０及び基板２０を収納可能な凹部１１を備える封止ガラスを準備する（封止ガラス準備工程Ｓ３）。封止ガラス１０は略平板状であって、その外形は型枠４０の凹部４１の外形と略同一である。封止ガラス１０の一方の平板面（図５（Ｂ）紙面下方の面）には凹部１１が備えられる。凹部１１は基板２０が配置される方向に沿って設けられ、発光素子３０及び基板２０の外形よりも若干大きく形成されており、これらを収納可能である。
次に、図６に封止工程を表す図を示す。凹部１１が発光素子３０及び基板２０を収納するように封止ガラス１０を設置された基板２０に対向させ（図６（Ａ）参照）、型枠４０の凹部４１内に配置して、封止ガラス１０を基板２０側に熱圧着して基板２０に接合するとともに、凹部１１の形成面を発光素子３０、基板２０の実装面及びその側面に沿わせる（図６（Ｂ）参照、封止工程Ｓ４）。そして、型枠４０を取り除いて発光装置１が製造される。
【００１３】
このような発光装置１の製造方法によれば、図４（Ｃ）に示すように型枠４０に基板２０を設置した場合において、基板２０は凹部４１の底部の一部にのみ配置されており、凹部４１の底部に基板２０が配置されない領域（窓部）が存在する。かかる窓部がない場合（即ち、凹部４１の底部の全域に基板が配置される場合）に比べて、このような窓部が存在することにより、基板２０と封止ガラス１０と接触面積が少なくなる。その結果、基板２０と封止ガラスの線膨張係数の差に起因する膨張・収縮量の差が小さくなり、封止工程において、クラックの発生が低減し、歩留まりが向上する。
【００１４】
本実施例の発光装置１は複数のＬＥＤ素子３０を備えるモジュールとして構成されるが、封止工程の後にＬＥＤ素子３０を一個ずつ、又は、所定の個数ずつダイシングして、単一の発光装置することができる。
【００１５】
本発明の変形例を図７に示す。この変形例では、発光装置１がヒートシンク５０と熱引部材５１をさらに備える。熱引部材５１はアルミ製の金属板であって、発光装置１の下面の基板２０が露出する面と接合しており、その端部はヒートシンク５０に接続している。これにより、発光装置１の放熱性が一層向上する。
【００１６】
本発明の発光装置１では封止ガラス１０の上面（基板２０が表出する面と反対側の面）を平面としたがこれに限らず、レンズ面、例えばシリンドリカルレンズ面とすることができる。図８に封止ガラス１０がシリンドリカルレンズ面を有する変形例を示す。図８（Ａ）に示す発光装置１００では、封止ガラス１５の、基板２０と反対側の面がシリンドリカルレンズ面１５ａとなっている。このようなレンズ面１５ａは、封止ガラス準備工程（Ｓ３）において、当該シリンドリカルレンズ面１５ａに対応する形状を有する成形型を使用して、成形することができる。図８（Ａ）に示す発光装置１００をさらにダイシングして、個別の発光装置１００ａとしてもよい。
さらに、シリンドリカルレンズ面１５ａに反射層を設けても良い。図８（Ｂ）に反射層を備える変形例を示す。発光装置１００ａはシリンドリカルレンズ面１５ａに反射層６０を備える。反射層６０はアルミ蒸着により形成される。反射層６０により、発光装置１００ａの光は下面、即ち、基板２０が表出する側の面から放出される。
反射層は発光装置１００ａの下面に設けても良い。図８（Ｃ）に下面に反射層６１を備える変形例である発光装置１００ｂを示す。発光装置１００ｂは反射層６１により、光を積極的に上面に放出される。反射層６１は反射層６０と同様に形成される。
また、発光装置の下面の一部に蛍光体層を備えていても良い。図８（Ｄ）に下面の一部に蛍光体層を備える発光装置１００ｃを示す。発光装置１００ｃは下面、即ち、即ち、基板２０が表出する側の面の一部に蛍光体層７０を備える。蛍光体層７０は、型枠設置工程Ｓ２において、型枠４０の凹部４１の底部のうち、基板２０が配置されない領域、即ち窓部に蛍光体を載置することにより、形成することができる。発光装置１００ｃによれば、ＬＥＤ素子３０の光の一部が蛍光体を励起して、蛍光が生じ、ＬＥＤ素子３０の光と混合することとなる。なお、図８（Ｅ）に示す発光装置１００ｄのように下面全域に蛍光体層を設けても良い。
【００１７】
本発明では基板２０として、セラミック基板を使用したが、メタルベース基板や単結晶（サファイヤ、Ｓｉ）基板を用いることができる。
ＬＥＤ素子として、その側面が実装基板と平行となるように導電性接着剤で接着して実装される横搭載型のＬＥＤ素子を用いても良い。また、ＦＵ（フェイスアップ）型のＬＥＤ素子をＦＵ搭載することはもちろん、バンプを介してＦＣ（フリップチップ）搭載してもよい。ＦＵ搭載する場合は、ボンディングワイヤの潰れを防止するために、ＬＥＤ素子と封止部材との間にゾルゲルガラス等からなる緩衝層を設けることができる。
【００１８】
以下の事項を開示する。
（１１）
基板上にマウントされたフリップチップ型のＬＥＤ素子をガラス封止してなるＬＥＤランプの製造方法であって、
前記基板の第１の面に前記ＬＥＤ素子を実装する実装工程と、
ガラス製の封止部材を準備する封止部材準備工程と、
前記封止部材を前記基板の前記第１の面に対向させて、前記封止部材と前記基板とを熱圧着して前記基板に接合するとともに、前記セラミック基板の前記第１の面とその側面に前記封止部材を沿わせ、前記第１の平面と反対側の第２の平面を表出させる封止工程と、
を含むＬＥＤランプの製造方法。
（１２）
封止工程の前に、前記基板が窓部を有するように配置する基板設置工程を含み、
前記封止工程において、前記窓部に前記封止部材が充填される、（１１）に記載のＬＥＤランプの製造方法。
（１３）
前記基板設置工程において、前記基板が複数の長尺物を平行に配置してなる（１２）に記載のＬＥＤランプの製造方法。
（１４）
前記基板設置工程において、型枠により前記複数の長尺物が平行に保持する、（１３）に記載の記載のＬＥＤランプの製造方法。
（１５）
基板と、
該基板の第１の平面にマウントされる発光素子と、
前記発光素子を封止するガラス製の封止部材と、を備える発光装置であって、
前記封止部材は前記基板の前記第１の平面及びその側面に接触し、前記基板において前記第１の平面と反対側の第２の平面を表出させ、
前記第２の平面が表出する面の一部に、蛍光体層を備える、
ことを特徴とする発光装置。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、様々な照明装置の光源としてその利用が図られる。
【符号の説明】
【００２０】
１、１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ  発光装置
１０、１５  封止ガラス
１１  凹部
１５ａ  シリンドリカルレンズ面
２０  基板
３０  発光素子
４０  型枠
４１  凹部
４２  溝
５０  ヒートシンク
５１  熱引部材
６０  反射層
７０、７１  蛍光体層
【図１】
2010219350.tif 000003
【図２】
2010219350.tif 000004
【図３】
2010219350.tif 000005
【図４】
2010219350.tif 000006
【図５】
2010219350.tif 000007
【図６】
2010219350.tif 000008
【図７】
2010219350.tif 000009
【図８】
2010219350.tif 000010